异质衬底锗薄膜制备及其性质分析
发布时间：2021-07-02 16:09
进入21世纪以后,随着传统化石能源和矿石能源的日益减少,能源危机、环境污染已经成为人类社会急需解决的问题,而随着可再生能源技术的不断成熟,可再生能源尤其是太阳能已成为当今社会经济发展的必然选择。太阳能由于其取之不尽用之不竭的特点,得到了世界各国的高度重视和大力扶持。未来,太阳能必将在能源结构中占据主要地位。而如何提高太阳能电池效率,降低太阳能发电成本已经成为各国光伏发电领域研究的重点。目前,GaAs基多结太阳能电池转换效率最高。GaAs基多结太阳能电池一般以Ge单晶作为其衬底材料,但是由于Ge材料为典型的稀散金属,储量较少、价格较高。因此为了降低多结太阳电池成本,提高其性价比,本论文的主要内容是在单晶硅衬底上制备择优取向高,晶体质量较好的Ge薄膜,拟用价格较低的Si材料代替Ge材料作为多结电池的衬底。首先从布拉格方程出发,证明了谢乐公式的适用范围以及其对于Ge材料晶粒尺寸测量的最大值。随后采用铝诱导方法,利用磁控溅射以及常规热退火技术在单晶硅衬底上制备锗薄膜,并利用X射线衍射、拉曼光谱、台阶仪等多种测试方法对锗薄膜的质量进行分析表征。取得的主要研究成果如下:（1）证明了谢乐公式计算出的...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２能源结构和发展供应图??１．１．２太阳能电池技术的的发展历史与现状??自１９５４年美国贝尔实验室成功研制出光电转换效率为６％的单晶硅太阳电??
太阳能电池是整个光伏发电系统的核心部件，也足降低光伏发电成本的关键，??从Ｗ尔实验室研宄出第？块单晶硅太卩丨丨电池开始，太卩丨丨电池己经发展到了以叠层、??横了点电池为代表的第二代太阳电池，如图１－４所不。??ｐ品休太Ｈ．Ｉ能电池??「品砘人阳能屯池??Ｐ?消映幻ｓｉ丨能屯池ｙ?太阳能屯池??Ａ?Ｌ名品ｆｉｔ太阳能屯池??｜ａｊ?「ＧａＡｓ?ｉ播砹太阳能电池??ｆｉｔ?．１?，?＾?ｔ?＊??Ｉｔ，?ｉｆｌＷＵｓＩｆｌｉｉｉｌｉ＇ａｉｌ！！?—Ｊ化介物Ｉ：导体抑脫太ｉｎ丨能屯池Ｈ?ＣｄＴｅ溥脱太ｍ能屯池??ｆｆ?染料敏化灰阳能１１１？?Ｌ?ＣｕＩｎＧａＳｅｉ侧太１！１丨能电池??炎?Ｌ—打机厶叫能屯池??Ｐ－名结丨能屯池??ｗ?ｒ？点能屯池??ｌ?一新增太ＰＵ能电池一??热光狀阳能屯池??－聚光太ＩＳ丨能电池??阁１－４太阳能电池的分类??１．１．２．１晶体硅太阳能电池??晶体硅太阳电池具有典型的ｐ－ｎ结太阳能电池结构，其基本原理为：太阳电??池吸收照射在其表面的太（５丨丨光，当电池所吸收的光了能量人ｆ电池材料的禁带宽??３??
由电子和自由空穴合称为电子一空穴对，通常也将他们命名为激发的自由电子和价带中自由移动的空穴通过不停的运动扩散空间电荷区，进一步被ｐ－ｎ结的内建电场区分离，受到激发的自的作用移动至太阳电池ｎ型的一侧，而自由移动的空穴则被扫到的一侧，因此在太阳电池的上表面和下表面（两极）分别产生了的累积，进而产生光生电压。这个过程也被称为光伏效应。此时接上负载，则会产生电流。因此当太阳电池一直受到太阳光照射源不断的电流流经负载。??构如图１－５所示，典型晶体硅太阳电池ｐ－ｎ结结构是以ｐ型硅作作为发射极，这是因为ｐ型半导体的电子迁移率与电子扩散长体，更有利于载流子迁移，减少复合Ｗ。同时为了进一步提高般采用制绒工艺在！１型发射极上制备金字塔形绒面结构以及减齿状金属电极进一步提高光利用率。??，晶体硅材料系列的太阳能电池（包括多晶硅和单晶硅）是最其市场占有率高达９０％以上［５］。??？反射层?金财??
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[2]量子点敏化太阳能电池研究进展[J]. 卫会云,王国帅,吴会觉,罗艳红,李冬梅,孟庆波. 物理化学学报. 2016(01)
[3]PI衬底柔性透明硅薄膜太阳能电池的制备及性能[J]. 李旺,朱登华,刘石勇,刘路,王仕鹏,黄海燕,牛新伟,陆川,杜国平. 电子元件与材料. 2015(08)
[4]浅谈多晶硅产品发展状况及发展趋势[J]. 郑焱,何伟艳. 内蒙古科技与经济. 2015(04)
[5]铝诱导多晶硅薄膜籽晶层的电学性质[J]. 吴强,陈诺夫,辛雅焜,黄添懋,陈吉堃,牟潇野,杨博,白一鸣. 微纳电子技术. 2014(10)
[6]有机太阳能电池研究现状与进展[J]. 邓理丹. 广东化工. 2014(15)
[7]超薄GaInP/GaInAs/Ge太阳电池研究[J]. 高伟,张宝,薛超,高鹏,王保民. 电源技术. 2014(06)
[8]玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池[J]. 吴波,王伟杨,魏相飞. 微纳电子技术. 2014(01)
[9]光的干涉原理[J]. 朱增辉,丁三红. 科技信息. 2013(34)
[10]铝诱导晶化低温制备多晶硅薄膜的机理研究[J]. 王成龙,苗树翻,范多旺. 真空科学与技术学报. 2013(11)
博士论文
[1]高倍聚光光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 陈海飞.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]菲涅尔透镜聚光性能研究[D]. 陈志明.中国计量学院 2013
[2]高效率晶体硅太阳电池关键技术研究[D]. 张松.上海交通大学 2011
本文编号：3260787
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２能源结构和发展供应图??１．１．２太阳能电池技术的的发展历史与现状??自１９５４年美国贝尔实验室成功研制出光电转换效率为６％的单晶硅太阳电??
太阳能电池是整个光伏发电系统的核心部件，也足降低光伏发电成本的关键，??从Ｗ尔实验室研宄出第？块单晶硅太卩丨丨电池开始，太卩丨丨电池己经发展到了以叠层、??横了点电池为代表的第二代太阳电池，如图１－４所不。??ｐ品休太Ｈ．Ｉ能电池??「品砘人阳能屯池??Ｐ?消映幻ｓｉ丨能屯池ｙ?太阳能屯池??Ａ?Ｌ名品ｆｉｔ太阳能屯池??｜ａｊ?「ＧａＡｓ?ｉ播砹太阳能电池??ｆｉｔ?．１?，?＾?ｔ?＊??Ｉｔ，?ｉｆｌＷＵｓＩｆｌｉｉｉｌｉ＇ａｉｌ！！?—Ｊ化介物Ｉ：导体抑脫太ｉｎ丨能屯池Ｈ?ＣｄＴｅ溥脱太ｍ能屯池??ｆｆ?染料敏化灰阳能１１１？?Ｌ?ＣｕＩｎＧａＳｅｉ侧太１！１丨能电池??炎?Ｌ—打机厶叫能屯池??Ｐ－名结丨能屯池??ｗ?ｒ？点能屯池??ｌ?一新增太ＰＵ能电池一??热光狀阳能屯池??－聚光太ＩＳ丨能电池??阁１－４太阳能电池的分类??１．１．２．１晶体硅太阳能电池??晶体硅太阳电池具有典型的ｐ－ｎ结太阳能电池结构，其基本原理为：太阳电??池吸收照射在其表面的太（５丨丨光，当电池所吸收的光了能量人ｆ电池材料的禁带宽??３??
由电子和自由空穴合称为电子一空穴对，通常也将他们命名为激发的自由电子和价带中自由移动的空穴通过不停的运动扩散空间电荷区，进一步被ｐ－ｎ结的内建电场区分离，受到激发的自的作用移动至太阳电池ｎ型的一侧，而自由移动的空穴则被扫到的一侧，因此在太阳电池的上表面和下表面（两极）分别产生了的累积，进而产生光生电压。这个过程也被称为光伏效应。此时接上负载，则会产生电流。因此当太阳电池一直受到太阳光照射源不断的电流流经负载。??构如图１－５所示，典型晶体硅太阳电池ｐ－ｎ结结构是以ｐ型硅作作为发射极，这是因为ｐ型半导体的电子迁移率与电子扩散长体，更有利于载流子迁移，减少复合Ｗ。同时为了进一步提高般采用制绒工艺在！１型发射极上制备金字塔形绒面结构以及减齿状金属电极进一步提高光利用率。??，晶体硅材料系列的太阳能电池（包括多晶硅和单晶硅）是最其市场占有率高达９０％以上［５］。??？反射层?金财??
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[2]量子点敏化太阳能电池研究进展[J]. 卫会云,王国帅,吴会觉,罗艳红,李冬梅,孟庆波. 物理化学学报. 2016(01)
[3]PI衬底柔性透明硅薄膜太阳能电池的制备及性能[J]. 李旺,朱登华,刘石勇,刘路,王仕鹏,黄海燕,牛新伟,陆川,杜国平. 电子元件与材料. 2015(08)
[4]浅谈多晶硅产品发展状况及发展趋势[J]. 郑焱,何伟艳. 内蒙古科技与经济. 2015(04)
[5]铝诱导多晶硅薄膜籽晶层的电学性质[J]. 吴强,陈诺夫,辛雅焜,黄添懋,陈吉堃,牟潇野,杨博,白一鸣. 微纳电子技术. 2014(10)
[6]有机太阳能电池研究现状与进展[J]. 邓理丹. 广东化工. 2014(15)
[7]超薄GaInP/GaInAs/Ge太阳电池研究[J]. 高伟,张宝,薛超,高鹏,王保民. 电源技术. 2014(06)
[8]玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池[J]. 吴波,王伟杨,魏相飞. 微纳电子技术. 2014(01)
[9]光的干涉原理[J]. 朱增辉,丁三红. 科技信息. 2013(34)
[10]铝诱导晶化低温制备多晶硅薄膜的机理研究[J]. 王成龙,苗树翻,范多旺. 真空科学与技术学报. 2013(11)
博士论文
[1]高倍聚光光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 陈海飞.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]菲涅尔透镜聚光性能研究[D]. 陈志明.中国计量学院 2013
[2]高效率晶体硅太阳电池关键技术研究[D]. 张松.上海交通大学 2011
本文编号：3260787
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